JP4475151B2

JP4475151B2 - 空気調和機

Info

Publication number: JP4475151B2
Application number: JP2005080959A
Authority: JP
Inventors: 完爾羽根田; 直人山村
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-03-22
Filing date: 2005-03-22
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2025-03-22
Also published as: JP2006266513A

Description

本発明は、暖房運転時に、室内機の温度に基づいて足元暖房感の向上を実現した空気調和機に関するものである。

従来、暖房運転時の足元暖房感を向上させるための方策としては、室内機の吹出し口の
吹出し面積を狭くして風量を減少させ、同時に圧縮機の運転周波数を上げることにより凝縮温度を高くして吹出し空気温度を上げて、吹出し空気温度と輻射温度に基づいた風量制御を行っていた（例えば、特許文献１参照）。

また、暖房運転時に、室温の安定・不安定の判定に基づいて安定が所定時間継続した場合のみ風量を絞って風速と吹出し温度を高めて、過負荷などの保護制御に入るのを防止していた（例えば、特許文献２参照）。

さらに、吹出し空気の浮き上がり防止策として、天井近くの高所に設置される空気調和機において、室内熱交換器の温度に基づいて、水平羽根の設定角度を1段階だけ下向き変
更する制御を行っていた（例えば、特許文献３参照）。

図１７は特許文献１に記載された空気調和機の制御装置を示す概略ブロック図である。図１７において、足元暖房感を向上することを目的とする高温風制御検出手段１０１と、１０１から出力される高温風制御信号１１１および１１２と、輻射温度検出手段１０２と、１０２から出力される輻射温度信号１２１と、第一吹出し形状切替決定手段１０３と、１０３から出力される第一吹出し形状信号１３１と、第一風量決定手段１０４と、１０４から出力される第一風量信号１４１と、空気調和機１０５から構成されている。

以上のような構成において、以下その動作について説明する。

高温風制御検出手段１０１では、足元暖房感を向上することを目的とする制御モードか否かを検出し、高温風制御信号１１１および１１２として第一吹出し形状切替決定手段１０３および第一風量決定手段１０４に出力する。

輻射温度検出手段１０２では温風の当たっている床面の輻射温度を検出し、輻射温度信号１２１として第一吹出し形状切替決定手段１０３に出力する。

第一吹出し形状切替決定手段１０３では高温風制御検出手段１０１からの出力値である高温風制御信号１１１が高温風吹出し制御中の時、輻射温度検出手段１0２からの出力値
である輻射温度信号１２１に基づいて輻射温度の低い時は吹出し口の吹出し面積を通常吹出し口の吹出し面積に比べて大幅に狭く、輻射温度の高い時は吹出し口の吹出し面積を輻射温度が低い時に比べて広く決定し、第一吹出し形状信号１３１として空気調和機１０５に出力する。

このようにすることにより、吹出し風速が向上し、足元に温風が到達する範囲内で、できるだけ吹出し面積を広く決定することにより、温風領域を広くでき、足元が冷えているところは暖かく、足元の暖かいところは気流感を緩和し、室内の温度分布の不均一感が抑えられ、人体周囲の温風の当たらない領域からの冷気による不快感の影響を低減できる。
特開平９−２９６９５３号公報特開平１１−１５９８３０号公報特開平３−２３３２４９号公報

しかしながら、前記従来の構成では、次のような課題があった。即ち、輻射温度を検出するためには輻射センサや赤外線センサが必要であるが、それらを使用するためにコストアップの要因が避けられない。さらに、輻射温度の低い時は吹出し口の吹出し面積を通常吹出し口の吹出し面積に比べて大幅に狭くすることにより、吹出し風速は増加する一方、温度が高くなるために浮力が増し、足元までは却って届きにくくなるという課題を有して
いた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、より確実に足元まで暖房運転時の吹出し空気を届くようにする空気調和機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために本発明の空気調和機は、圧縮機と、四方弁と、室内熱交換器と、絞り器と、室外熱交換器とを環状に接続して冷凍サイクルを構成し、室内機内部に、前記室内熱交換器と、送風ファンと、空気吹出口に取り付けられた吹出し空気の風向きを変化させる風向変更手段と、前記室内機の温度を検出する室内機温度検出手段とを備え、前記風向変更手段は、垂直方向に風向きを変更する風向上下羽根と、左右方向に風向きを変更する風向左右羽根で構成され、前記室内熱交換器を凝縮器として作用させる暖房運転時において、室内機温度検出手段により検出された温度が所定温度よりも高い場合に、前記風向左右羽根の角度を風向きが中央よりとなる位置に設定し、前記空気吹出口からの吹出し空気風量を増加させることを特徴とするものである。

これによって、吹出し空気風量を増加させることにより、凝縮温度ならびに吹出し空気温度が低下するため吹出し空気の浮力を低減し、より遠くまで吹出し空気が届くようにすることができるため、足元の採暖性を高めることが可能になるものである。

本発明の空気調和機は、より確実に足元まで暖房運転時の吹出し空気を届くようにする空気調和機を提供することができる。

第１の発明の空気調和機は、圧縮機と、四方弁と、室内熱交換器と、絞り器と、室外熱交換器とを環状に接続して冷凍サイクルを構成し、室内機内部に、室内熱交換器と、送風ファンと、空気吹出口に取り付けられた吹出し空気の風向きを変化させる風向変更手段と、室内機の温度を検出する室内機温度検出手段とを備え、風向変更手段は、垂直方向に風向きを変更する風向上下羽根と、左右方向に風向きを変更する風向左右羽根で構成され、室内熱交換器を凝縮器として作用させる暖房運転時において、室内機温度検出手段により検出された温度が所定温度よりも高い場合に、風向左右羽根の角度を風向きが中央よりとなる位置に設定し、空気吹出口からの吹出し空気風量を増加させることにより、吹出し空気風量を増加させることで、凝縮温度ならびに吹出し空気温度が低下するため吹出し空気の浮力を低減し、より遠くまで吹出し空気が届くようにすることができるため、足元の採暖性を高めることが可能になるものである。

第２の発明の空気調和機は、特に第１の発明において、風向上下羽根は、風向きを垂直方向に変化させる第１の風向上下羽根を有し、第1の風向上下羽根に接触し、かつ、第１の風向上下羽根の上もしくは下をスライド可能な第２の風向上下羽根で構成され、室内機温度検出手段により検出された温度が所定温度よりも高い場合に、第２の風向上下羽根を空気吹き出し方向へ所定量スライドさせることにより、吹出し空気の到達距離が増加してより遠くまで吹出し空気が届くようにすることができるため、足元の採暖性を高めることが可能になるものである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（参考例１）
図１は、本発明の第１の参考例の形態における空気調和機の冷凍サイクル図を示すもの
である。図１において、冷房運転時、冷媒は、圧縮機１を吐出された後、四方弁２を通過した後、室外熱交換器３で凝縮し、膨張弁４で減圧され、室内熱交換器５で蒸発し、再び四方弁２を通過して圧縮機１に戻る構成となっている。一方、暖房運転時、冷媒は、圧縮機１を吐出された後、四方弁２を通過した後、室内熱交換器５で凝縮し、膨張弁４で減圧され、室外熱交換器３で蒸発し、再び四方弁２を通過して圧縮機１に戻る。

図２は、本発明の第１の参考例の形態における室内機温度と加湿量との相関図である。図において、室内機温度Ａ１までは加湿の必要はないが、Ａ１を超えたら加湿量増加曲線に従って加湿を行うものである。加湿を行うことにより、室内機から吹き出す空気の比重量ρ１は加湿後ρ２へと変化する。一方、単位重量あたりの空気にかかる重力と浮力は単位重量あたりの排除体積をＶとすれば式（２）によって表すことができるので、単位重量あたりの室内機の吹き出し空気にかかる力は、式（３）のように負となり、下向きの力が生ずることとなる。その結果、相対的に浮き上がる力は弱まることとなり、室内機より吹き出す空気が下まで届くようになる。

ρ２＝Ｋ・ρ１（但し、Ｋは１以上の正の実数）・・・（１）
Ｆ＝ρｇＶ・・・（２）
ΔＦ＝ρ１ｇＶ−ρ２ｇＶ＝（ρ１―ρ２）ｇＶ＝（ρ１―Ｋ・ρ１）・・・（３）
＝（１−Ｋ）ρ１ｇＶ≦０
なお、本参考例の形態において、加湿量増加曲線は上向きに凸の曲線で表したが、直線であったり、下に凸であったり、数次の関数であったり、指数関数であったり、その他の関数であったりしても構わない。

（参考例２）
図３は、本発明の第２の参考例の形態における室内機とそこを流れる空気の流れを示す略断面図、図４は本発明の第２の参考例の形態における室内熱交通過空気割合と吹き出し空気温度との相関図である。図において、１１は室内機、５は室内熱交換器、１３は室内ファン、１４は風向上下羽根、１５は室内熱交換器を通過する空気、１６は室内熱交換器を通過しない空気である。

室内機より吹き出す空気１５は、室内機１１の隙間から室内機内に吸込まれ、室内熱交換器１２にて冷媒と熱交換を行った後、室内ファン１３の回転によってそこを通過して、上下羽根１４の上下より室内機の外に吹き出している。また、室内機より吹き出す空気１６は、室内機１１の隙間から室内機内に吸込まれ、室内熱交換器１２を通過しないで熱交換をせずに上下羽根１４の上下より室内機の外に吹き出している。

このように、室内機から吹き出す空気は、室内熱交換器を通過する空気と室内熱交換器を通過しない空気とに大別されるが、通常の暖房運転では１００％室内熱交換器を通過した空気が吹き出される。通常、室内熱交換器を通過した空気は温度が上昇するため、比重量が小さくなり浮き上がり易くなっている。そこで、少しでも下に届くようにするためには浮き上がる力を弱める必要があり、室内熱交換器を通過しない空気と混合することにより比重量の低下が緩和され、浮き上がる力も弱まることとなり、より下まで届くようになる。しかしながら、その混合割合によって効果が違ってくる。室内熱交換器を通過する空気が６０〜９５％の範囲内では、浮き上がる力を弱めつつ、最適な吹き出し空気温度を保つことができるので最も望ましい。室内熱交換器を通過する空気が９５％以上では、浮力低減効果が余りないため、足元採暖性を改善することは難しい。一方、室内熱交換器を通過する空気が６０％以下では、浮力低減効果は大いに期待できるが、吹き出し空気温度が大きく低下するため、暖房能力の低下につながり室温の低下が発生したり、快適性が悪くなったりする可能性がある。

なお、本参考例において、室内機より吹き出す空気１６は室内機前面より吸い込まれるように説明したが、室内機の上下、左右、後ろから吸込まれる場合であっても良く、また、室内機に吸込まれずに室内機より吹き出す空気１５と混合される場合であっても構わない。

また、本第２の参考例において、空気の混合場所は上下羽根近傍であるとして説明したが、混合する位置は関係なく、上下羽根よりも上流あるいは下流であっても構わない。

（参考例３）
図５は、本発明の第３の参考例の形態における室内機温度と圧縮機の周波数低減量との相関図である。

図５において、室内機温度Ａ２までは圧縮機の周波数を低減する必要はないが、Ａ２を超えたら周波数低減曲線に従って圧縮機の周波数を低減するものである。

このように、圧縮機の周波数を低減すると凝縮圧力が低下するため、凝縮温度、すなわち室内熱交換器温度も低下し、室内機より吹き出す空気温度も低下することとなる。従って、先程、実施の形態２で説明したように、比重量の低下が緩和され、浮き上がる力も弱まることとなり、より下まで届くようになる。

なお、本参考例において、周波数低減曲線は上向きに凸の曲線で表したが、直線であったり、下に凸であったり、数次の関数であったり、指数関数であったり、その他の関数であったりしても構わない。

（参考例４）
図６は、本発明の第４の参考例の形態における室内機温度と外ファン速低減量との相関図である。

図６において、室内機温度Ａ３までは外ファン速を低減する必要はないが、Ａ３を超えたら外ファン速低減曲線に従って外ファン速を低減するものである。

このように、暖房運転時に外ファン速を低減すると蒸発圧力が低下するため、冷凍サイクルのバランスを保つために凝縮圧力も低下するため、凝縮温度、すなわち室内熱交換器温度も低下し、室内機より吹き出す空気温度も低下することとなる。従って、先程、実施の形態２で説明したように、比重量の低下が緩和され、浮き上がる力も弱まることとなり、より下まで届くようになる。

なお、本参考例の形態において、外ファン速低減曲線は上向きに凸の曲線で表したが、直線であったり、下に凸であったり、数次の関数であったり、指数関数であったり、その他の関数であったりしても構わない。

（参考例５）
図７は、本発明の第５の参考例の形態における室内機温度と絞り量低減量との相関図である。

図７において、室内機温度Ａ４までは絞り量を低減する必要はないが、Ａ４を超えたら絞り量低減曲線に従って絞り量を低減するものである。

このように、絞り量を低減すると凝縮圧力が低下するため、凝縮温度、すなわち室内熱交換器温度も低下し、室内機より吹き出す空気温度も低下することとなる。従って、先程
、実施の形態２で説明したように、比重量の低下が緩和され、浮き上がる力も弱まることとなり、より下まで届くようになる。

なお、本参考例の形態において、絞り量低減曲線は上向きに凸の曲線で表したが、直線であったり、下に凸であったり、数次の関数であったり、指数関数であったり、その他の関数であったりしても構わない。

（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態における空気調和機の冷凍サイクル図は、図１と同じであるため、以下、図１を用いて説明する。図１において、冷房運転時、冷媒は、圧縮機１を吐出された後、四方弁２を通過した後、室外熱交換器３で凝縮し、膨張弁４で減圧され、室内熱交換器５で蒸発し、再び四方弁２を通過して圧縮機１に戻る構成となっている。一方、暖房運転時、冷媒は、圧縮機１を吐出された後、四方弁２を通過した後、室内熱交換器５で凝縮し、膨張弁４で減圧され、室外熱交換器３で蒸発し、再び四方弁２を通過して圧縮機１に戻る。

図８は、本発明の第１の実施の形態における風向上下羽根と室内機の空気吹き出し口近傍の（ａ）略断面図、（ｂ）要部拡大図、図９は本発明の第１の実施の形態における同一ファン速での上下羽根位置と風量との相関図である。

図に示すように、同一ファン速において比較すると、上下羽根位置によって通風抵抗が変化するために風量に変化が現れ、どこかに最大風量となる位置が存在する。

そこで、上下羽根位置が最大風量位置でない場合に、最大風量位置に変更することによって、凝縮圧力が低下するため、凝縮温度、すなわち室内熱交換器温度も低下し、室内機より吹き出す空気温度も低下することとなる。従って、比重量の低下が緩和され、浮き上がる力も弱まることとなり、より下まで届くようになる。

図１０は、本発明の第１の実施の形態における室内機の空気吹き出し口近傍の風向左右羽根の平面図、図１１は本発明の第１の実施の形態における同一ファン速での上下羽根位置と左右羽根位置による風量との相関図である。

図において、１７ａ、１７ｂ、１７ｃはいずれも風向左右羽根である。

図に示すように、同一ファン速において比較すると、上下羽根位置によっても風量が変わることは先程の実施の形態６にて説明したが、同様に、左右羽根を外向きにした場合と中央向きにした場合とで比較すると、同一ファン速において中央向きにした場合の方がより風量が増加する傾向がある。

そこで、上下羽根位置が最大風量位置でない場合に、最大風量位置に変更するとともに、左右羽根位置も中央寄りとなるように設定することによって、凝縮圧力が低下するため、凝縮温度、すなわち室内熱交換器温度も低下し、室内機より吹き出す空気温度も低下することとなる。従って、先程、実施の形態２で説明したように、比重量の低下が緩和され、浮き上がる力も弱まることとなり、より下まで届くようになる。

なお、本実施の形態において、左右羽根はいくつもに分割された形状で説明したが、一部もしくは全てが連結された場合であっても構わない。

また、本実施の形態において、左右羽根が横一列である形状で説明したが、奥行きに向かって２列以上の場合であっても構わない。

また、図１２は、本発明の第１の実施の形態における風向上下羽根の（ａ）通常位置の要部断面図と（ｂ）スライド後位置を示す要部断面図、図１３は本発明の第１の実施の形態における同一ファン速での上下羽根長さと到達距離との相関図である。

図において、１４ａは下側風向上下羽根、１４ｂは上側風向上下羽根であり、この２枚は接触している。

図のように、室内機温度が所定温度よりも高い場合に１４ｂの上側風向上下羽根を吹き出し口前方にスライドさせることによって、吹き出し空気の到達距離が増加するため、より遠くまで吹き出し空気が届くようになるので、足元採暖性を向上させることができる。

なお、本実施の形態において、上側風向上下羽根を吹き出し口前方にスライドさせる形状で説明したが、下側風向上下羽根を吹き出し口前方にスライドさせる形状でも構わない。

また、本実施の形態において、上側風向上下羽根と下側風向上下羽根が上下に接触する形状で説明したが、第一の風向上下羽根の中に第二の風向上下羽根が入り込む形状やその他の羽根長さが長くなるような形状であればどんな形状でも構わない。

また、図１４は、本発明の第１の実施の形態における暖房運転時の室内熱交換器温度と風量との相関図である。

図１４のように、室内熱交換器温度が高くなればなるほど高い風量でも空気の浮き上がり現象が発生するため、ＯＮ／ＮＧ境界線より上になるように浮力低減手段を講じることによって、相対的に浮き上がる力は弱まることとなり、室内機より吹き出す空気が下まで届くようになる。

また、図１５は、本発明の第１０の実施の形態における暖房運転時の吸込み空気温度と室内熱交換器温度との相関図である。

図のように、吸込み空気温度が高くなればなるほど室内熱交換器温度も高くなり空気の浮き上がり現象が発生するため、実施の形態９にて説明したように、図１４のＯＮ／ＮＧ境界線より上になるように浮力低減手段を講じることによって、相対的に浮き上がる力は弱まることとなり、室内機より吹き出す空気が下まで届くようになる。

また、図１６は、本発明の第１の実施の形態における暖房運転時の設定温度と室内熱交換器温度との相関図である。

図のように、設定温度が高くなればなるほど室内熱交換器温度も高くなり空気の浮き上がり現象が発生するため、図１４のＯＮ／ＮＧ境界線より上になるように浮力低減手段を講じることによって、相対的に浮き上がる力は弱まることとなり、室内機より吹き出す空気が下まで届くようになる。

以上のように、本発明にかかる空気調和機は、暖房運転時に、室内機の温度を検出する室内機温度検出手段と、吹出し空気の浮力を低下させる浮力低下手段とを有し、室内機温度検出手段により検出された温度に基づいて、浮力低下手段を実施することを特徴とするものであり、足元採暖性を向上させる空気調和機の用途に適用できる。

本発明の参考例１における空気調和機の冷凍サイクル図本発明の参考例１における室内機温度と加湿量との相関図本発明の参考例２における室内機とそこを流れる空気の流れを示す略断面図本発明の参考例２における室内熱交通過空気割合と吹き出し空気温度との相関図本発明の参考例３における室内機温度と圧縮機の周波数低減量との相関図本発明の参考例４における室内機温度と外ファン速低減量との相関図本発明の参考例５における室内機温度と絞り量低減量との相関図本発明の実施の形態１における風向上下羽根と室内機の空気吹き出し口近傍の（ａ）略断面図（ｂ）要部拡大図本発明の実施の形態１における同一ファン速での上下羽根角度と風量との相関図本発明の実施の形態１における室内機の空気吹き出し口近傍の風向左右羽根の平面図本発明の実施の形態１における同一ファン速での上下羽根位置と左右羽根位置による風量との相関図本発明の実施の形態１における風向上下羽根の（ａ）通常位置の要部断面図（ｂ）スライド後位置を示す要部断面図本発明の実施の形態１における同一ファン速での上下羽根長さと到達距離との相関図本発明の実施の形態１における暖房運転時の室内熱交換器温度と風量との相関図本発明の実施の形態１における暖房運転時の吸込み空気温度と室内熱交換器温度との相関図本発明の実施の形態１における暖房運転時の設定温度と室内熱交換器温度との相関図従来の空気調和機の制御装置を示す概略ブロック図

１圧縮機
２四方弁
３室外熱交換器
４膨張弁
５室内熱交換器
１１室内機
１３室内ファン
１４風向上下羽根
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ風向左右羽根

Claims

圧縮機と、四方弁と、室内熱交換器と、絞り器と、室外熱交換器とを環状に接続して冷凍サイクルを構成し、室内機内部に、前記室内熱交換器と、送風ファンと、空気吹出口に取り付けられた吹出し空気の風向きを変化させる風向変更手段と、前記室内機の温度を検出する室内機温度検出手段とを備え、前記風向変更手段は、垂直方向に風向きを変更する風向上下羽根と、左右方向に風向きを変更する風向左右羽根で構成され、前記室内熱交換器を凝縮器として作用させる暖房運転時において、室内機温度検出手段により検出された温度が所定温度よりも高い場合に、前記風向左右羽根の角度を風向きが中央よりとなる位置に設定し、前記空気吹出口からの吹出し空気風量を増加させることを特徴とする空気調和機。
前記風向上下羽根は、風向きを垂直方向に変化させる第１の風向上下羽根を有し、前記第1の風向上下羽根に接触し、かつ、前記第１の風向上下羽根の上もしくは下をスライド可能な第２の風向上下羽根で構成され、室内機温度検出手段により検出された温度が所定温度よりも高い場合に、前記第２の風向上下羽根を空気吹き出し方向へ所定量スライドさせることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。